网络操作系统 第三章

第三章网络os的通信3.1基于共享变量的通信方式适用于:网络中各节点主机内进程的通信。一.进程间的同步与互斥1.概念:.同步:合作进程间互通信息或互相等待的一种时序关系。.互斥:进程间不能同时使用某临界资源的排他性。.信号量:表示资源的整型变量,OS用它对进程和资源进行控制和管理。.见p79图3-22.P、V操作：定义在信号量S上的两个操作。

设进程PP，队列Q（等待S类资源的进程队列）

信号量：S>0:可用资源数

S<0:无资源，|S|表示等待该资源的进程数。.PP请求资源时执行：P(S):(1)S:=S-1;{资源数减一}(2)若S>=0则PP继续运行(3)若S<0则PP阻塞，入队Q.PP释放资源时执行：V(S):(1)S:=S+1；{资源数加一}(2)若S>0则PP继续运行(3)若S<=0则唤醒Q中的第一个等待者，PP继续运行第三章网络os的通信3.利用信号量S实现进程间同步

.进程间的同步模型:初始S=0

进程P1进程P2L1:P(S)L2:V(S)……

(P1受P2制约，故为非对称同步)例:生产者、消费者问题4.利用信号量S实现进程间互斥初值：S=1(临界资源数）模型：进程P1进程P2P(S)P(S)

临界区1临界区2

V(S)V(S)例：进程P1、P2共享一变量count(临界软件资源）,初始count=0,信号灯s=1。CobeginProcessp1:processp2:r1:register;r2:register;BeginP(s);beginP(s);r1:=r1+1;r2:=count;count:=r1;r2+r2+1;V(S);count:=r2;endV(S);Coend;end

例：P82

第三章网络os的通信.P、V操作的不足：程序复杂，不易理解，进程间通讯效率低。二.消息缓冲通讯1.低级通讯原语:P,V操作2.高级通讯原语:.消息缓冲区:进程间通讯的一个基本单位(包括:发送进程标识符Sender,消息长度Size,消息正文Text,指向下一缓冲区的指针Next。即发送区、接收区内容).消息缓冲队列：（见右图）（消息缓冲队列属临界资源）.2.进程通讯原语.发送原语Send(receiver,addr):将要发送的消息从发送区复制到消息缓冲区，并把它挂在接收进程的消息缓冲队尾。若该接收进程因等待消息而处于阻塞状态，则将其唤醒。接收原语Receive（addr):将发送者发来的消息从消息缓冲区复制到接收区，然后从队列中删去该消息缓冲区，若无消息可接收，则接收进程进入阻塞状态。

接收进程PCB…mqmutexsm缓冲区1第三章网络os的通信3.进程间用消息缓冲方式通信的过程：

进程A:(1)建立发送区a,置发送内容。(2)调Send(B,a)发送：①根据原语参数找到B的PCB,调内存分配程序获消息缓冲区X；②执行P(mutex)，若mutex=0,则由进程B的PCB中队首指针mq，在队列中找到最后一个消息区，将X加入队尾后将发送区内容复制到X,置其next为0，最后执行V(mutex)和V(sm)。

进程B:(1)设置接收区b(2)调receive(b):①执行P(sm),若sm<0,则队列空无消息，阻塞进程；若sm>=0,执行P(mutex),若允许用队列，则由B的PCB中的mq找到队列中的第一个消息缓冲区，将其从队列中移出，并修改mq使之指向下一个消息，再执行V(mutex);②将消息从缓冲区复制到接收区，最后释放缓冲区。

第三章网络os的通信三.信箱通讯1.信箱通信过程系统中任一进程（或用户）想接收其它进程（或用户）发来信件，需：（1）为自己创建一信箱，以接收其它进程发来的信件(也可将自己的信件发送给具有信箱的进程)。（2）利用发送（send）和接收（receive）通信原语实现进程间互相通信。

进程间通信过程：设：进程A向进程B发送消息

进程A：将消息组成一信件，调send原语向B发送，并将信件投入B的信箱。

进程B：调receive原语从信箱中取信件；进行必要处理（或服务），将结果组成一信件发送回去。进程A：索取回信。第三章网络os的通信进程利用信箱方式的通信图示：见：p85图3-42.信箱数据结构：信箱：是一种数据结构，用于存放信件，由信箱头（信箱的描述部分）和信箱体（若干放信件的格子）组成。信箱的数据结构：见右图

信箱名：boxname信箱大小：boxsize已存信件数：mesnum空格子数：fromnum满信件1满信件2空格子……..格式：receive(boxname,msg)功能：从boxname信箱取一封信存入msg指示的区域。收发关系：1：1，1：mm：14.原语的实现:见P863.发送、接收原语:格式：send(boxname,msg)

功能：将msg指向的消息放入名为boxname的信箱。3.2基于消息传递的通信方式

一.通信机制

.核心:通信原语(

发送原语,接收原语)

.基本思想:用C/S模式构造一组相互合作的通信进程。

二.客户与服务器间的通信过程

客户/服务器模式通常基于一个简单的无连接的请求应答协议。见P90图3--13--83--9三.一个客户/服务器例子:P88.服务器进程:执行一个无限循环:(1)等待,直到收到客户进程发来的消息m1。(2)分析收到的消息,根据请求服务的类型进行不同的处理.若为错误请求则返回“未定义的操作请求”。(3)将操作结果(及返回码)组成返回信息m2,返回客户进程.进入准备接受下一消息的状态。.客户进程:(复制文件:每次从源文件读一块1KB,然后将该块写入目标文件,重复,直到复制完成)进程A进程B发收同步

3.2基于消息传递的通信方式

步骤：

(1)构造从源文件读一块的消息m1，将m1发送给服务器进程。(2)等待应答，直到服务器发来的结果消息m2将其唤醒。(3)构造在目标文件写一块的消息m1，将m1发送给服务器进程。(4)等待应答,直到服务器发来的结果消息m2将其唤醒。(5)修改读/写位置，若复制完则结束，否则返回(1)。四.发送原语和接收原语发送原语:Send(dest,&mptr)

功能:将mptr指向的消息发给标识符为dest的进程。接收原语:Receive(addr,&mptr)

功能:调用该原语的进程等待,直到有消息到达,将收到的消息存入mptr指向的缓冲区。？Addr:接收进程的网络地址接收的消息由谁发来的:由消息本身的“发送者标识符”知。服务器请求客户1客户n客户2等待某消息Receive（file-server,&m1)Receive(client,&m1)接收服务器应答第三章网络os的通信3.2基于消息传递的通信方式

五.通信协议

通信协议:通信双方共同遵守的规则、约定。